国内外海上风电机组基础结构设计标准浅析

对国内外海上风电机组基础结构设计规范和相关标准进行了对比研究,结合我国海上风电机组基础结构设计开发中遇到的问题,论述海上风电机组基础结构设计中关于安全理念和设计荷载的设计方法和标准;分析对比各国规范对海上风电机组基础结构设计的推荐做法,剖析各国规范的设计理念和方法;比较海上风电机组基础结构与海洋石油平台在设计理念和设计标准方面的异同,并根据海上风电和海洋油气的行业特点,分析海上风电机组基础结构设计规范和海洋石油平台设计规范对于海上风电机组基础结构设计的适用性。在此基础上,基于我国海洋工程技术和海上风电产业的发展水平,提出发展我国海上风电机组基础结构的设计建议,指出我国海上风电开发中应注意和避免发生的问题。     

海上风电基础结构研究现状及发展趋势

对国外海上风电机组基础结构的研究与工程应用现状进行了较为详尽地分析,重点对我国海上风电场开发建设有借鉴意义的重力式结构、单桩结构、三角架结构和导管架结构进行了分析论述.基于我国海洋工程技术水平和海上风电产业发展的动态,分析发展适合我国国情的海上风电机组基础结构的可行性及必要性,提出我国海上风电产业发展所面临的挑战.     

海上多桶复合式测风塔基础设计

多桶复合式基础在国外海上风电工程中已有少量使用,而国内目前多用于海上石油平台,海上石油平台主要承受竖向荷载为主,而测风塔作为典型的高耸结构其主控荷载为水平荷载,其竖向极限承载力、水平向极限承载力、抗倾覆性能、在往复荷载作用下的变形特性等研究的较少,相关的计算方法还不成熟。文章基于漳浦六鳌海上风电场测风塔建筑工程,介绍海上多桶复合式测风塔基础的设计及施工关键技术,可为类似结构设计与施工提供参考。     

我国海上风电发展的主要问题及对策建议

随着陆上风电资源的大规模开发利用,海上风电作为我国高度重视的新能源产业,已进入发展的关键时期。文章从海域使用的角度分析风电用海的基本特点,研究海上风电在用海面积、规划编制、管理制度、资源环境影响等方面存在的问题,并据此提出"完善海上风电规划、创新管理制度、规范风电场选址和风机布置、加强海上风电资源环境影响评价"的海上风电发展对策建议。分析表明:风电用海具有确权用海面积小、实际占用海域面积大的特点,且风电用海具有排他性、容易造成海洋空间的破碎化;另外,目前海上风电存在规划面积和布局不合理、挤压其他行业用海空间,风电项目预可研阶段缺乏海洋管理部门的先期介入,风电建设对海洋资源环境的影响研究甚少等问题。在此基础上,提出我国海上风电发展的对策建议,以期促进中国海上风电产业平稳可持续发展。     

广东省实施海洋牧场与海上风电融合发展的可行性分析

海洋牧场是修复海洋生态环境和涵养近海渔业资源的新模式, 而海上风电是我国新的清洁能源产业。本文在分析广 东省海上风电场建设的基础上, 分析了马尾藻藻礁建设在海洋风电场的适宜性和投放条件, 探讨了在广东省开展以人工藻礁 场 ＋ 海上风电场为特点的融合发展模式的可行性, 以及对于生态用海 、生态管海和海域资源集约节约利用的必要性。研究 认为“海洋牧场 ＋ 海上风电”的发展模式将成为未来提高海域综合利用水平的重要发展方向。     

海上风电工程对海洋生物影响的研究进展

随着世界各国对能源安全、生态环境、气候变化等问题日益重视,加快发展风电已成为国际社会推动能源转型发展、应对全球气候变化的普遍共识和一致行动。过去十余年,我国海上风电产业受益于国家政策的大力推动而蓬勃发展,大有乘势崛起,赶超其他清洁能源的势头。相比陆上风电场,海上风电场对环境的影响较小,但其开发实施以及运行对海洋生态环境和资源开发的累积影响还尚不明确。本文系统全面地梳理了海上风电工程对鸟类、鱼类、海洋哺乳动物、底栖生物、浮游生物及海洋生物多样性等影响的研究进展,总结了海上风电环境影响研究的现状。结合我国实际,提出了将科学研究与海上风电工程环境影响评价紧密结合,开展海上风电项目对区域生态环境影响的研究等有关建议。     

国内外海上风电发展现状及海域使用中的有关问题分析

文章介绍了国内外海上风电发展现状,探讨了海上风电场建设中应该注意的有关问题。提出了海上风电场选址应该从符合海洋功能区划、具备良好的外部依托条件和与水文动力等自然条件相适应等角度考虑,给出了海上风电场风机平面布置的原则;并指出了海上风电场运行后维护工作的难度和重要性。     

海上风力发电单立柱支撑结构拟静力分析

海上风电支撑结构不同于一般海洋结构物,它受到复杂的风机气动荷载、机械控制荷载和海洋环境荷载的多重作用。文章针对海上某单立柱风电支撑结构,通过分析其结构固有频率的约束限制以及外环境荷载的动力特性,综合考虑外环境荷载尤其是风机荷载的动力放大影响,给出海上单立柱风电支撑结构的拟静力分析思路。并进行极端及操作工况下支撑结构在风、浪、流环境荷载组合作用的应力计算和强度分析。提出该种结构在使用现有海洋结构物设计规范和风机设计规范时的注意事项。该分析比较结果及结论可作为海上类似风电支撑结构的设计参考。     

海上风机噪声对海洋生物的影响研究

海上风电是未来沿海各国海上能源开发的重点。我国海上风电正处于起步阶段,已建和规划中的风电场逐渐增多。国内对海上风电场环境影响研究,尤其是风机噪声对海洋生物的影响研究几近空白。文章总结了近年来国外海上风电场运营过程中水下噪声的基本概况,以及对海洋鱼类（游泳鱼类和底栖鱼类）、哺乳动物和底栖生物影响的研究成果。就我国未来海上风电场建设规划,提出海上风电场运营期风机噪声研究的不足及海洋生物听闽范围研究的缺乏,为我国制定海上风电项目环境影响评价规范提供科学参考,并指出水下噪声对我国海洋生物影响的研究方向。     

海上风机单桩基础设计要点及有限元分析实例

统计数据表明,单桩基础在海上风机基础形式中所占比例为65%以上,开展单桩基础设计与分析方法的研究具有重要的工程应用意义。根据海上风电机组基础所处的环境特点和结构特性,介绍了海上风机单桩基础的设计要点。结合某海上风电场风电机组单桩基础设计实例,建立了单桩基础有限元模型,进行了基础承载力与变形计算、模态分析和疲劳分析等工作,给出了相关设计成果,可供相关设计人员参照使用。     

海上风电场高桩承台群桩基础平台的设计研究

针对国内海上风电基础设计没有统一的规范及标准，为提升海上风电基础设计建设的水平，通过对东南沿海某海域海上风电基础的设计进行了有限元计算分析论证，验证了群桩高承台结构设计方案的设计方法和设计参数。分析结果表明该设计的最大应力主要发生在塔筒底座与承台接触部位及钢管桩与承台连接段，应在连接部位加强措施处理；基础竖直位移较小，水平位移相对较大；分界部位应力较集中，刚度不能顺畅过渡，可考虑填充碎石土等方法加强。本研究对海上风电基础设计技术的研究与探索，可为将来制定中国海上风电行业标准提供可靠的依据，对中国未来大批量的海上风电能源的开发有着重要意义。     

海上风力发电结构动力研究进展

海上风力发电场的建设正在向大型化和规模化发展,以海上风力发电结构的动力响应特性研究为出发点,分别从荷载组合模型、结构耦合和耗能减震措施等几个方面展开,总结了国内外目前对海上风力发电结构进行动力研究的现状,并对未来有待于进一步研究的问题进行介绍.旨在提高海上风力发电结构的设计理论,增强其抵抗灾害性破坏的能力.     

冰区海上风机支撑结构疲劳评估方法研究

采用谱分析的方法,对冰区作业的海上风机支撑结构进行疲劳损伤评估。基于风冰散布图,将海上风机所受的风载荷和连续挤压冰载荷作为系统输入,热点应力作为输出,运用随机振动理论与主应力线性化方法,对冰区海上风机支撑结构进行疲劳评估。以某2 MV海上风机支撑结构为计算实例,验证频域疲劳评估方法的准确性。频域方法与时域方法计算结果吻合较好,证明了频域方法的快速有效,可用于快速评估风机支撑结构的疲劳损伤。     

Dynamic Analysis of A 5-MW Tripod Offshore Wind Turbine by Considering Fluid–Structure Interaction

Fixed offshore wind turbines usually have large underwater supporting structures. The fluid influences the dynamic characteristics of the structure system. The dynamic model of a 5-MW tripod offshore wind turbine considering the pile–soil system and fluid structure interaction (FSI) is established, and the structural modes in air and in water are obtained by use of ANSYS. By comparing low-order natural frequencies and mode shapes, the influence of sea water on the free vibration characteristics of offshore wind turbine is analyzed. On basis of the above work, seismic responses under excitation by El-Centro waves are calculated by the time-history analysis method. The results reveal that the dynamic responses such as the lateral displacement of the foundation and the section bending moment of the tubular piles increase substantially under the influence of the added-mass and hydrodynamic pressure of sea water. The method and conclusions presented in this paper can provide a theoretical reference for structure design and analysis of offshore wind turbines fixed in deep seawater.     

海洋工程试验池中风场模拟

在考虑海洋工程装备在极端海况和运行海况下的载荷与受力,风载荷也是一个不可忽视的因素.目前物理模型试验仍是研究海洋工程结构物载荷与运动性能的重要手段,而深海结构物在水平漂移运动较大,如何在较大范围内得到满足试验要求的风场,是提高试验能力的重要问题.应用数值计算方法对大范围的风场模拟进行了分析,并进行了相应的物理实验,在此基础上对海洋工程试验的风场模拟提出了若干建议.     

典型海上升压站地震储备承载系数研究

海上升压站是海上风电场中不可或缺的组成部分,其结构型式与传统的海上油气平台有所差异,完全套用现有抗震分析方法可能使结构设计不经济。由于地质条件特点不同,国外海上风电场鲜有位于高地震烈度区的案例,因此当前有关海上升压站抗震设计的理论和经验也不充分。针对我国首个位于高地震烈度区内的海上升压站,建立精细化有限元模型,利用非线性静力推覆分析方法,并结合敏感性分析结果与工程实际情况给出其地震储备承载系数的合理化取值,为今后典型海上升压站的抗震设计提供参考与借鉴。